科技日报记者 刘霞

跟着人类糊口电气化水平不停晋升，以和年夜数据与人工智能技能迅猛成长，全世界能源需求正之前所未有的速率增加。风能、太阳能等地面可再生能源当然主要，但它们具备间歇性，且需要占用广漠的地盘资源。于如许的配景下，天基太阳能（SBSP）或者将成为一条通往真正清洁、饶富能源将来的新路径。

据世界经济论坛官网近日报导，跟着发射成本降落与范围化制造技能的前进，天基太阳能于技能及经济层面已经具有可行性，有望成为一种富厚且可连续的新能源。固然，要将这一愿景变为实际，仍需降服一些要害技能障碍，例如进一步降低发射成本、晋升向地球传输电力的效率等。

上风多且远景广

风力与太阳能发电受气候、情况等因素影响较年夜。例如，地面太阳能易受云层掩蔽，是以供给不不变；而传统核电站会孕育发生放射性废物，带来污染危害。比拟之下，太空中的阳光强度超出跨越地面5—10倍，不仅能量充沛，还有能提供连续、干净的电力。

天基太阳能是一套部署在地球轨道的发电体系。它经由过程太阳能电池板网络能量，再以无线方式传回地面的吸收天线。这一构思最早由美国科学家彼患上·格拉泽于1968年提出：将年夜型太阳能卫星部署于距地球约36000千米的静止轨道上，使其全天候洗澡于阳光中。随后，这些连续不停的太阳能被转化为微波，发射至地面吸收站。这些微波自己是安全的，其峰值强度约为230W/m2，相称在正午阳光强度的1/4。

早于20世纪70年月，天基太阳能就被认为于技能上可行。直到近十年来，跟着发射成本降落与范围化制造技能的冲破，它才真正具有了经济可行性。

天基太阳能的上风十分显著：能提供不变靠得住的基载电力——这类连续性已往只能依赖化石能源或者核能实现。此外，太空中更高的光照强度，也使天基太阳能板单元面积发电效率远超地面，从而勤俭年夜量地盘资源。美国国度航空航天局近来的一项研究甚至猜测，一种天基太阳能模子能于一年99%的时间内发电。

这类高能量密度也有望年夜幅降低质料耗损，不仅使其更具可连续性，也有助在减缓资源压力。同时，天基太阳能具有高度矫捷的调理能力。每一颗卫星可笼罩地球1/4的区域，险些能实现洲际电力的瞬时传输，如同太空中一座高效的“能源互联枢纽”。研究注解，天基太阳能有望以极具竞争力的成本，满意人类年夜部门能源需求。

多国竞相结构

一场缭绕可连续能源的“太空竞赛”已经经拉开帷幕，世界列国与私营企业正纷纷加年夜对于天基太阳能的投入。

2023年8月，美国加州理工学院的天基太阳能演示原型实现初次太空无线能量传输。该原型经由过程名为MAPLE的轻型微波发射器，于太空中完成太阳能收罗与传输，不仅点亮了一对于LED灯，更将能量传回地面——加州理工学院戈登及贝蒂·摩尔工程试验室屋顶的吸收器正确捕获到了这份“天外奉送”。

中国也于稳步推进公里级阵列设置装备摆设方针，规划在2028年实现冲破。今朝，重庆“天基太阳能电站试验基地”与西安“全链路地面演示验证体系”两年夜平台已经启动设置装备摆设。此中西安体系在2022年6月完玉成链路能量转换传输试验，实现55米垂直间隔微波输能，发射功率超2千瓦。按照中国科学院发布的技能线路图，中国有望于2030—2050年间建成首套贸易化空间太阳能发电体系。

欧洲空间局在2023年1月启动SOLARIS预先研发规划，规划3年内投入6000万欧元攻关太阳能电池、能量转换器、空间呆板人等焦点技能，为2025年后开展于轨验证摊平门路。

英国也跻身天基太阳能“玩家”行列。据英国科技新闻网站本年4月28日报导，英国的“恒定孔径、固态集成、轨道相控阵列”（CASSIOPeiA）观点已经被当局采取，作为天基太阳能发电厂演示项目的出发点。介入该项目的几家公司规划6年内交付贸易体系。英国还有建立了由90多个工业、学术机谈判当局构造构成的太空能源发起，加快推进天基太阳能成长。

日本将天基太阳能列为重点成长标的目的，连续开展要害技能验证。2024年12月，日本宇宙航空研究开发机构与航天体系公司乐成完成空隙长间隔微波输能试验：搭载发射器的飞机于7000米高空向地面精准传输微波，部署在地面的13台吸收装备均乐成捕捉能量。

诸多技能亟待攻关

只管天基太阳能远景广漠，但要实现这一雄伟蓝图，仍需于多个要害技能范畴实现冲破。

起首即是发射成本难题。虽然全世界卫星发射成本连续走低，但欧洲空间局暗示，设置装备摆设国际空间站尚需数十次发射，范围更年夜的天基太阳能空间站所需发射次数将更为惊人。值患上期待的是，可反复利用火箭技能的成熟正显著改善太空经济性，为天基太阳能贸易化之路注入强劲动能。

技能挑战一样不容小觑。今朝虽已经实现数千米间隔的无线传能，但要将千兆瓦级电力高效不变地传回地面，仍面对庞大技能瓶颈。与此同时，怎样于太空中使用自立呆板人精准组装、维护巨型空间布局，同样成为亟待霸占的技能难关。